CN110818310A - 一种混凝土减胶剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混凝土减胶剂，属于混凝土外加剂技术领域。所述混凝土减胶剂包括：分散剂2～5％、稳定分散剂0～3％、增强剂3～5％、调节剂8～12％，余量为水。所述分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮、木质素磺酸钠盐中一种或几种，所述稳定分散剂为纤维素磺酸钠盐，所述增强剂为聚合多元醇的混合物，所述调节剂为硅酸钠与氢氧化钠的混合物。本发明还提供所述混凝土减胶剂的制备方法和应用。本发明混凝土减胶剂，能够在减水剂的作用下进一步分散水泥颗粒，促进其充分水化，并能降低减水剂过掺引起的泌水、离析等现象，改善混凝土的工作性能，减少混凝土坍落度损失；本发明混凝土减胶剂能够降低同等级混凝土中胶凝材料用量的8～12％，并维持原有强度等级。

Description

一种混凝土减胶剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体为一种混凝土减胶剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，我国建筑行业发展迅速，建筑规模前所未有。混凝土是目前使用量最大的建筑材料，由于混凝土需求量大，原材料急剧短缺，导致混凝土原材料价格不断飙升；尤其是胶凝材料方面，部分地区水泥价格已达550元/吨以上，且目前活性掺合料资源短缺和材质劣化，导致混凝土中胶凝材料用量居高不下；同时混凝土技术伴随着国家创新驱动和低碳节能的政策要求不断向前发展，要求降低混凝土生产过程的能耗。因此能够降低混凝土中胶凝材料用量显得尤为重要。

随着混凝土相关技术水平不断提高，其配合比中胶凝体系已经极致化，若能进一步降低混凝土中胶凝材料，不仅能降低水泥生产能耗，还能降低混凝土生产成本；大量研究表明，在这些相对较低的胶凝材料体系中，仍有部分水泥颗粒发生团聚，并未完全水化，以微集料的形式存在；因此，若能使这部分水泥充分水化，理论上仍有降低胶凝材料的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土减胶剂及其制备方法和应用。本发明混凝土减胶剂可以在减水剂的作用下进一步分散水泥颗粒，促进其充分水化，进而降低水泥生产能耗及混凝土的生产成本。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种混凝土减胶剂，以质量百分比计，包括：分散剂2～5％、稳定分散剂0～3％、增强剂3～5％、调节剂8～12％，余量为水。

进一步，所述分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮、木质素磺酸钠盐中一种或几种。优选的分散剂具有较好溶解性、稳定性和分散性。

进一步，所述稳定分散剂为纤维素磺酸钠盐。优选的稳定分散剂具有优良的分散性，并能保持分散体良好的分散性。

进一步，所述增强剂为三乙醇胺、丙三醇、二乙二醇和三聚丙三醇中任意几种的混合物。优选的增强能提高混凝土的增强效果，提高混凝土的活性能力。

进一步，所述调节剂为硅酸钠与氢氧化钠的混合物。

上述混凝土减胶剂中分散剂和稳定分散剂具有维持分散体稳定的功能，能够在减水剂的基础上进一步分散水泥颗粒并使其稳定，减少其二次团聚，从而增大水泥颗粒与水的接触面积，使其充分水化；调节剂能够促进水泥晶种的生成，大大降低水泥水化产物的成核势垒，产生吸附和核化的双重作用，加速水泥的水化进程，有效提高混凝土强度；本发明减胶剂能有效改善混凝土工作性能和力学性能，能在降低胶凝材料含量的同时仍维持原有强度。

一种混凝土减胶剂的制备方法，包括以下步骤：

1)配制调节剂：将硅酸钠和氢氧化钠分别配制成硅酸钠溶液和氢氧化钠溶液，并在搅拌条件下将氢氧化钠溶液缓慢滴加到硅酸钠溶液中，滴加完成后持续搅拌一段时间，待溶液降至室温后备用；

2)按各原料所占质量百分比称取原料，备用；

3)将分散剂，稳定分散剂，增强剂，调节剂以及水混合，常温下持续搅拌使其全部溶化，即可得到混凝土减胶剂。

进一步，步骤1)中，所述硅酸钠溶液的质量百分比为5～10％，所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，所述氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液质量比为0.1～0.5:1，所述滴加混合温度为50～60℃。

进一步，步骤1)中，所述搅拌速率控制在200～300r/min，所述持续搅拌时间为1h～3h。

一种混凝土减胶剂的应用，所述混凝土减胶剂在混凝土中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明混凝土减胶剂，能够在减水剂的作用下进一步分散水泥颗粒，同时维持分散水泥颗粒的稳定性，促进其充分水化，并能降低减水剂过掺引起的泌水、离析等现象，提高混凝土中水泥浆体的丰富度，有效改善混凝土的工作性能，减少混凝土坍落度损失；

2、本发明混凝土减胶剂的制备方法简单，能很好的降低水泥颗粒尺寸，维持分散颗粒稳定，促进水泥颗粒的充分水化，提高混凝土中水泥浆的丰富度，改善混凝土的和易性，降低混凝土泌水、离析等现象；

3、本发明能够降低同等级混凝土中胶凝材料用量的8～12％，并使混凝土强度在各龄期稳定增长，维持原有强度等级，因而能够降低混凝土成本，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例混凝土减胶剂的具体制备方法如下：

1、将硅酸钠溶解于水中，配制质量百分比为6％的硅酸钠溶液，并在60℃水浴锅中待用；再将氢氧化钠制成1mol/L的溶液，冷却至常温；按氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液质量比0.2:1称取氢氧化钠溶液缓慢滴点到硅酸钠溶液中，搅拌速率控制在220r/min，且混合溶液温度控制在50℃；滴加完成持续搅拌1.5h，待溶液降至室温备用；

2、称取3％聚乙烯基吡咯烷酮、3％纤维素磺酸钠盐、3％三乙醇胺、8％步骤1的溶液，余量为水，将各组分投入容器中混合，常温下持续搅拌2～3h直至其全部溶化，即可得到混凝土减胶剂。

本实施例混凝土减胶剂成分及含量为：3％的聚乙烯基吡咯烷酮、3％的纤维素磺酸钠盐、3％的三乙醇胺、8％的硅酸钠和氢氧化钠混合溶液，余量为水。

实施例2

本实施例混凝土减胶剂的具体制备方法如下：

1、将硅酸钠溶解于水中，配制质量百分比为7％的硅酸钠溶液，并在60℃水浴锅中待用；再将氢氧化钠制成1mol/L的溶液，冷却至常温；按氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液质量比0.3:1称取氢氧化钠溶液缓慢滴点到硅酸钠溶液中，搅拌速率控制在260r/min，且混合溶液温度控制在55℃；滴加完成持续搅拌2h，待溶液降至室温备用；

2、称取2％聚乙烯基吡咯烷酮、2％木质素磺酸钠盐，2％三乙醇胺、1％丙三醇、9％步骤1的溶液，余量为水，将各组分投入容器中混合，常温下持续搅拌2～3h直至其全部溶化，即可得到混凝土减胶剂。

本实施例混凝土减胶剂成分及含量为：2％的聚乙烯基吡咯烷酮、2％的木质素磺酸钠盐，2％的三乙醇胺、1％的丙三醇、9％的硅酸钠和氢氧化钠混合溶液，余量为水。

实施例3

本实施例混凝土减胶剂的具体制备方法如下：

1、将硅酸钠溶解于水中，配制质量百分比为5％的硅酸钠溶液，并在60℃水浴锅中待用；再将氢氧化钠制成1mol/L的溶液，冷却至常温；按氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液质量比0.1:1称取氢氧化钠溶液缓慢滴点到硅酸钠溶液中，搅拌速率控制在230r/min，且混合溶液温度控制在50℃；滴加完成持续搅拌1.5h，待溶液降至室温备用；

2、称取1％木质素磺酸钠盐、3％纤维素磺酸钠盐、2％丙三醇、6％步骤1的溶液，余量为水，将各组分投入容器中混合，常温下持续搅拌2～3h直至其全部溶化，即可得到混凝土减胶剂。

本实施例混凝土减胶剂成分及含量为：1％的木质素磺酸钠盐、3％的纤维素磺酸钠盐、2％的丙三醇、6％的硅酸钠和氢氧化钠混合溶液，余量为水。

实施例4

本实施例混凝土减胶剂的具体制备方法如下：

1、将硅酸钠溶解于水中，配制质量百分比为9％的硅酸钠溶液，并在60℃水浴锅中待用；再将氢氧化钠制成1mol/L的溶液，冷却至常温；按氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液质量比0.4:1称取氢氧化钠溶液缓慢滴点到硅酸钠溶液中，搅拌速率控制在270r/min，且混合溶液温度控制在57℃；滴加完成持续搅拌2.5h，待溶液降至室温备用；

2、称取3％聚乙烯基吡咯烷酮、2％木质素磺酸钠盐、3％纤维素磺酸钠盐、3％三乙醇胺、1％丙三醇、1％二乙二醇、11％步骤1的溶液，余量为水，将各组分投入容器中混合，常温下持续搅拌2～3h直至其全部溶化，即可得到混凝土减胶剂。

本实施例混凝土减胶剂成分及含量为：3％的聚乙烯基吡咯烷酮、2％的木质素磺酸钠盐、3％的纤维素磺酸钠盐、3％的三乙醇胺、1％的丙三醇、1％的二乙二醇、11％的硅酸钠和氢氧化钠混合溶液，余量为水。

实施例5

本实施例混凝土减胶剂的具体制备方法如下：

1、将硅酸钠溶解于水中，配制质量百分比为8％的硅酸钠溶液，并在60℃水浴锅中待用；再将氢氧化钠制成1mol/L的溶液，冷却至常温；按氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液质量比0.3:1称取氢氧化钠溶液缓慢滴点到硅酸钠溶液中，搅拌速率控制在260r/min，且混合溶液温度控制在55℃；滴加完成持续搅拌2.5h，待溶液降至室温备用；

2、称取2％聚乙烯基吡咯烷酮、2％纤维素磺酸钠盐、2％三乙醇胺、1％二乙二醇、11％步骤1的溶液，余量为水，将各组分投入容器中混合，常温下持续搅拌2～3h直至其全部溶化，即可得到混凝土减胶剂。

本实施例混凝土减胶剂成分及含量为：2％的聚乙烯基吡咯烷酮、2％的纤维素磺酸钠盐、2％的三乙醇胺、1％的二乙二醇、11％的硅酸钠和氢氧化钠混合溶液，余量为水。

上述实施例得到的混凝土减胶剂成品按如下方式进行检测混凝土性能。

表1混凝土配合比

强度等级	试样	水	水泥	II级灰	粗砂	细砂	碎石	减水剂	减胶剂
										C30	基准	170	280	50	740	220	950	9.07	-
C30	减胶剂1	165	260	40	755	220	965	9.07	1.80
										C30	减胶剂2	165	260	40	755	220	965	9.07	1.80
C30	减胶剂3	165	260	40	755	220	965	9.07	1.80
										C30	减胶剂4	165	260	40	755	220	965	9.07	1.80
C30	减胶剂5	165	260	40	755	220	965	9.07	1.80

根据国家标准GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对混凝土试件进行强度检测，具体性能测试结果如下表2：

表2混凝土性能测试结果

从表2中可以看出加入减胶剂4(实施例4)混凝土工作性能和力学性能更好，当减少或去掉本发明中的部分组分时，混凝土工作性能和力学性能均受到不同程度的影响，如实施例2中去掉稳定分散剂后期初始工作性变差，且2h坍落度损失较大；实施例3中降低分散剂、增强剂和调节剂时，初始工作性能和各龄期力学性能均有所降低；同时可以看出加入上述减胶剂后各龄期强度稳定增长，且60d强度并未出现增长减弱或发生倒缩现象。

应当理解，实施例只是有限的列举了几种不在本发明范围内的组成成分或含量的减胶剂，其加入对混凝土性能的影响，还存在其它很多缺少一种或几种成分，或含量不在本发明范围内的情况，其都会对混凝土性能产生影响，只有在本发明限定的组分和含量范围内的减胶剂，才能使混凝土性能达到最佳。

本发明能够降低同等级混凝土中胶凝材料用量的8～12％，使混凝土单方成本降低3元及以上，并使混凝土强度在各龄期稳定增长，维持原有强度等级。以上述配合比为例进行成本分析：

表3混凝土原材料成本分析

	水泥550	II灰200	粗砂130	细砂110	碎石130	减水剂2000	减胶剂2500	成本/元
									基准组	280	50	740	220	950	9.07	-	426.04
减胶剂	260	40	755	220	965	9.07	1.80	421.44

可以从上表3中看出，掺入减胶剂后，C30混凝土单方成本降低4.6元，具有很好的经济效益。

本发明中各组分具有相互协同作用，只有在本发明各组分范围内进行匹配才能发挥稳定的效果，从而在降低胶凝材料后仍能够有效改善混凝土的工作性能和力学性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混凝土减胶剂，其特征在于，以质量百分比计，包括：分散剂2～5％、稳定分散剂0～3％、增强剂3～5％、调节剂8～12％，余量为水。

2.如权利要求1所述一种混凝土减胶剂，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯基吡咯烷酮、木质素磺酸钠盐中一种或几种。

3.如权利要求1所述一种混凝土减胶剂，其特征在于，所述稳定分散剂为纤维素磺酸钠盐。

4.如权利要求1所述一种混凝土减胶剂，其特征在于，所述增强剂为聚合多元醇的混合物。

5.如权利要求4所述一种混凝土减胶剂，其特征在于，所述增强剂为三乙醇胺、丙三醇、二乙二醇和三聚丙三醇中任意几种的混合物。

6.如权利要求1所述一种混凝土减胶剂，其特征在于，所述调节剂为硅酸钠与氢氧化钠的混合物。

7.如权利要求1至6任一项所述一种混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配制调节剂：将硅酸钠和氢氧化钠分别配制成硅酸钠溶液和氢氧化钠溶液，并在搅拌条件下将氢氧化钠溶液缓慢滴加到硅酸钠溶液中，滴加完成后持续搅拌一段时间，待溶液降至室温后备用；

2)按各原料所占质量百分比称取原料，备用；

3)将分散剂，稳定分散剂，增强剂，调节剂以及水混合，常温下持续搅拌使其全部溶化，即可得到混凝土减胶剂。

8.如权利要求7所述一种混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述硅酸钠溶液的质量百分比为5～10％，所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L，所述氢氧化钠溶液与硅酸钠溶液质量比为0.1～0.5:1，所述滴加混合温度为50～60℃。

9.如权利要求7所述一种混凝土减胶剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述搅拌速率控制在200～300r/min，所述持续搅拌时间为1h～3h。

10.如权利要求1至6任一项所述一种混凝土减胶剂的应用，其特征在于，所述混凝土减胶剂在混凝土中的应用。